橡塑三跨變截面箱梁盆式支座布置案例分析151-3082-8567

三跨變截面箱梁盆式支座布置 

案例分析：對大跨度變截面箱梁采用掛籃懸挑施工，在施工階段箱梁為懸臂受力狀態(tài)與合擾后體系轉(zhuǎn)換為成橋，受力狀態(tài)是完全不同的。施工階段支座受力很小，成橋后橋梁的自重完全由支座承擔(dān)，所以在箱梁合攏后體系轉(zhuǎn)換階段必須將支座的安裝連接板全部拆除，解除約束，使支座按設(shè)計受力狀態(tài)發(fā)揮支座功能。該工程未將連接板拆除，活動支座發(fā)揮滑移功能時受到約束，在成橋后的自重作用下將連接板的連接螺栓和連接板推斷，活動支座的上滑板在約束力作用下被 壓彎，使支座的作用功能喪失。

4案例四、2005年某特大型橋梁在交工驗收檢查時發(fā)現(xiàn)南北引橋的盆式支座安裝連接板大部分未拆除，見圖6所示。盆式支座類似安裝病害是普遍現(xiàn)象，許多橋梁在通車后，正常養(yǎng)護檢查時才發(fā)現(xiàn)多數(shù)盆式支座的安裝連接板未拆除，支座上壓板被壓彎，連接板被拉彎或拉斷。

案例分析：盆式支座出現(xiàn)上述病害，是由于安裝連接板未拆除，導(dǎo)致成橋后支座不能自由滑動所致。

5案例五、SH-PZ盆式橡膠支座的橡膠體安裝在鋼盆內(nèi)，*般檢測時，不檢測內(nèi)部橡膠層，只是檢測鋼盆的豎向和徑向變形以及活動支座的滑板水平摩擦系數(shù)。養(yǎng)護檢查時發(fā)現(xiàn)，不少橋梁的盆式支座由于橡膠體的豎向壓縮變形大，支座的上壓板完全作用在鋼盆壁上，而失去橡膠支座的功能和作用，對梁體受力十分不利。所以近幾年，發(fā)現(xiàn)梁體普遍出現(xiàn)裂縫病害，與支座病害也有密切關(guān)系。

案例分析：出現(xiàn)上述內(nèi)容，主要是橡膠配料存在不當(dāng)或摻加再生膠，導(dǎo)致膠料壓縮變形過大所致。

2、對于*些典型橋梁盆式橡膠支座的事故案例與分析

案例*、2008年青島某市政橋梁，在建設(shè)中發(fā)現(xiàn)箱梁安裝后盆式支座的鋼盆豎向開裂，圖1所示。出現(xiàn)鋼盆開裂事故并不是個別現(xiàn)象，橋梁養(yǎng)護檢查中發(fā)現(xiàn)已通車的橋梁中也不少。

案例分析：鋼盆鑄造質(zhì)量低劣，盆壁內(nèi)部有缺陷；使用材料不當(dāng)，應(yīng)該是鑄鋼，而有的廠家采用的是鑄鐵，鑄鐵容易開裂；橡膠支座的墊石不平整和梁底支承接觸面不平整，導(dǎo)致受力不均勻，局部應(yīng)力集中，而使鋼盆豎向開裂.2010年某現(xiàn)澆七跨50m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，采用移動支架施工，第*聯(lián)跨落梁時，箱梁在活動盆式支座上出現(xiàn)滑移，1小時后*大橫向滑移量達(dá)46cm，導(dǎo)致嚴(yán)重事故，見圖2所示。   

案例二：1、對于*些盆式橡膠支座的安裝與設(shè)計原因：

①盆式橡膠支座布置不合理，見圖3所示。七跨50m現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁橋的兩端設(shè)計有伸縮縫，緊靠伸縮縫位置的第*聯(lián)跨布置的4個支座都是多向活動支座是不合理的。由于采用移動支架施工時，其施工順序是從伸縮縫處的第*聯(lián)跨開始，依次向跨中推進施工，當(dāng)?shù)?聯(lián)跨箱梁落梁時，落在4個多向活動支座上，由于未設(shè)臨時支座等于*根簡支梁落在4個球上面，使箱梁成懸浮狀態(tài)。此時支座已不以承受豎向力控制，而是由支座接觸面水平摩擦力來控制。由于活動支座的摩擦系數(shù)很小，實測為0.005。50m跨箱梁的理論自重為1600噸，平均每個支座反力為400噸。而每個支座的摩擦力為400×0.005=2噸，4個支座合起來為8噸，靠8噸的摩擦力支承1600噸的箱梁是不可能的。如果落架時高程有先后，就有可能產(chǎn)生水平推力，促使梁體在支座上發(fā)生滑移。

②設(shè)計選用的盆式座的設(shè)計轉(zhuǎn)角小于實際橋梁對支座產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角很多，也是梁體滑移的重要原因。GPZ(Ⅱ)型支座的設(shè)計轉(zhuǎn)角為0.02rad，由于該橋梁的設(shè)計縱向坡度為3%，橫面坡度為2%，由縱坡和橫坡所造成的支座轉(zhuǎn)角已達(dá)到 ，再加上箱梁落架后的自重產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角，4個多向活動支座上實際產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角有可能達(dá)到0.04rad，已超過支座設(shè)計轉(zhuǎn)角的2倍，這對支座是很不利的。因為支座的設(shè)計轉(zhuǎn)角0.02rad，主要是考慮梁體恒載和活載作用下的轉(zhuǎn)角，并未考慮梁體設(shè)置縱、橫坡所產(chǎn)生的永久轉(zhuǎn)角0.036rad。由于轉(zhuǎn)角過大安裝支座時未加楔塊調(diào)整，這是導(dǎo)致梁體在支座上發(fā)生滑移的第二個因素。安裝布置活動支座就是要求梁體在正常使用時能自由滑動，不滑動就不正常了。由于上述兩個因素，所以落梁后就開始滑動，1個小時橫向滑移量為46cm，將支座內(nèi)的橡膠體大部分?jǐn)D出。

2、施工原因：由設(shè)計圖可知第*聯(lián)跨箱梁下面布置的是4個多向活動支座，制定施工方案時未考慮落梁時活動支座會產(chǎn)生滑移的防滑措施，未加設(shè)臨時支座，施工方案考慮不周。另外落梁時不同步，有高程先后，反應(yīng)在梁體向縱坡上方向滑移，充分說明梁體上坡方向先落，下坡方向后落，造成高差使梁體產(chǎn)生向上坡方向的水平推力，導(dǎo)致梁體向上坡方向滑移。

3案例三、2005年某鄉(xiāng)村公路跨河大橋，為主跨36m的三跨變截面箱梁橋、雙向二車道。采用的是盆式橡膠支座，支座布置如圖4所示。箱梁合攏后受力體系轉(zhuǎn)換為支座受力時，由于盆式支座的安裝連接板未拆除，而導(dǎo)致活動支座不能自由滑動，使盆式支座嚴(yán)重?fù)p壞，喪失支座使用功能，圖5所示

1、大中型公路、鐵路橋梁盆式橡膠支座應(yīng)用概述：

盆式橡膠支座在我*公路與鐵路橋梁上應(yīng)用已有近30年歷史，*早在上世紀(jì)70年代京包和京唐鐵路的鐵路大橋上應(yīng)用；90年代在京鐵路上推廣應(yīng)用抗震盆式支座；1998年在南京長江二橋的北汊橋5跨連續(xù)箱梁(90m+3×165m+90m)上應(yīng)用大噸位盆式支座，*大設(shè)計承載力達(dá)到6500噸，是當(dāng)時*內(nèi)設(shè)計承載力*大的盆式支座。由于盆式支座具有承載力大，其橡膠層在鋼盆內(nèi)不易老化，維護保養(yǎng)簡單，使用壽命長，特別適用于大跨度橋梁等突出優(yōu)點，所以近十多年來，在全*高速公路上的橋梁、鐵路橋梁和城市市政橋梁中得以大量推廣應(yīng)用。在長江、黃河、珠江、黃浦江等所建成的跨江特大橋上使用的幾乎都是盆式支座。為了規(guī)范使用，上世紀(jì)90年代初和90年代末，鐵道部和交通部相繼出臺了“盆式橡膠支座產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)”，這對盆式支座的推廣應(yīng)用起了有力的促進作用。

盆式橡膠支座與板式橡膠支座相比，具有承載力大，橡膠層在鋼盆內(nèi)不易老化，使用壽命長等突出優(yōu)點，而在大跨度公路和鐵路橋以及市政橋梁中得以廣泛應(yīng)用。但在實際橋梁中發(fā)現(xiàn)應(yīng)用不當(dāng)，也經(jīng)常會出現(xiàn)病害和質(zhì)量事故。本文通過實際工程中的盆式支座病害和事故案例分析，提出了相應(yīng)的防治措施

關(guān)鍵詞：GPZ公路橋梁盆式橡膠支座、支座安裝連接板、支座布置、支座轉(zhuǎn)角、鋼盆開裂、梁體滑移、病害和事故案例、防治措施。

然而隨著盆式支座的大量推廣應(yīng)用，近幾年也相繼出現(xiàn)了不少盆式支座安裝質(zhì)量事故和產(chǎn)品質(zhì)量事故。通過事故案例分析，其事故原因有支座設(shè)計布置和選用不當(dāng)、施工安裝技術(shù)不到位和產(chǎn)品質(zhì)量存在缺陷等多種因素所致，這些事故案例已引起**們的密切關(guān)注。

目前*內(nèi)市場上橡膠支座的作用,在橋梁結(jié)構(gòu)中,對于橡膠支座是橋梁上、下部結(jié)構(gòu)的連接點，其作用是將上部結(jié)構(gòu)的荷載順適、安全地傳遞到橋墩臺上去，同時保證上部結(jié)構(gòu)在荷載、溫度變化、混凝土收縮等因素作用下的自由變形，以便使結(jié)構(gòu)的實際受力情況符合計算圖式，并保護梁端、墩臺帽不受損傷。這就要求它具有足夠的豎向剛度和彈性，能將橋梁上部結(jié)構(gòu)的全部荷載可靠地傳遞到墩臺上，并同時承受由荷載作用引起的橋跨結(jié)構(gòu)端部的水平位移、轉(zhuǎn)角和變形，減輕和緩解橋墩承受的震動，適應(yīng)因溫度、濕度變化引起的橋跨結(jié)構(gòu)脹縮。

對于橡膠支座的安裝位置而言，雖然在使用中可以進行更換，但更換的成本費用、技術(shù)性以及困難性均很大，橋梁中大部分支座可謂是永久性的安裝，支座壽命應(yīng)該與橋梁的壽命相吻合，否則會對橋梁的使用造成不良的后果。盡管在橋梁的成本造價中支座成本僅占很小的比例，但作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其成本，為此，支座就成為橋梁建設(shè)和使用的重要材料之*。

近年來在橋梁支座使用過程中，支座出現(xiàn)了各種各樣的質(zhì)量問題和質(zhì)量隱患，究其原因可分為產(chǎn)品質(zhì)量、施工質(zhì)量和設(shè)計選型三方面。板式橡膠支座的產(chǎn)品質(zhì)量、施工質(zhì)量和設(shè)計選型關(guān)系到橡膠支座的使用壽命，需要生產(chǎn)方、施工方和設(shè)計方的緊密配合，任何*方出現(xiàn)問題都將嚴(yán)重影響橡膠支座的使用壽命。

橋梁支座按照其結(jié)構(gòu)可分為3大類：

*是橋梁板式橡膠支座；二是盆式橡膠支座；三是球形橡膠支座。在這里我們?yōu)闃蛄航Y(jié)構(gòu)知識進行詳細(xì)簡介

*．橋梁的組成部分與各部分的作用

*根樹干架在兩岸就形成了*座*簡單的單孔獨木橋。其所承受的重力（豎直的）或外力（豎直的或水平的），叫做荷載。樹干作為梁，起承受重力的作用，在橋梁上的學(xué)名就叫做承重結(jié)構(gòu)。如果木頭的長度小于兩岸的距離，則可在兩岸之間設(shè)立*至數(shù)個木的或磚、石砌筑的支承物，然后在支承物與支承物之間及支承物與河岸之間架設(shè)由若干根木梁組成的承重結(jié)構(gòu)，于是便形成了多孔橋。為了防止河岸在承重結(jié)構(gòu)的壓力作用下崩塌，則可緊貼河岸用石塊或木排樁做成擋墻，將承重結(jié)構(gòu)支承在擋墻上。又為了便于通行，可在并排的木梁上鋪上小圓木或木板，做成橋面。此時橋面與承重結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱橋的上部結(jié)構(gòu)。兩岸之間的支承物稱作橋墩；岸邊的支承物兼擋墻稱作僑臺。橋墩與橋臺統(tǒng)稱為橋的下部結(jié)構(gòu)。上部結(jié)構(gòu)是跨越部分，又稱跨越結(jié)構(gòu)或橋跨結(jié)構(gòu)；下部結(jié)構(gòu)是支承部分，又稱支承結(jié)構(gòu)。

二．橋梁上部結(jié)構(gòu)

近代橋梁由于所承受的載重和跨度都比較大，結(jié)構(gòu)就比上面說的要復(fù)雜*點。拿上部結(jié)構(gòu)來說，如果承重結(jié)構(gòu)是梁，就叫做主梁，可以用鋼（鋼板栗、鋼箱梁、銅街梁）、鋼筋混凝土（跨度不大時）或預(yù)應(yīng)力混凝土做成。承重結(jié)構(gòu)如果是拱，就叫做主拱（多于*片拱時拱肋）；如果是懸索，就叫做主索或大纜。圖是*座上承式（橋面在承重結(jié)構(gòu)的上方）鐵路鋼桁梁組成部分的示意圖。其鋼軌鋪在枕木上，枕木鋪在縱梁上，縱梁支承在橫梁上，橫梁支承在主梁（行架式承重結(jié)構(gòu)）上。此時鋼軌與枕木部分叫做橋面，縱梁與橫梁部分叫做橋道結(jié)構(gòu)。橋面設(shè)在承重結(jié)構(gòu)上方的叫做上承式橋；橋面設(shè)在承重結(jié)構(gòu)下方的叫做下承式橋（在兩片（或數(shù)片）主梁之間用縱向的及橫向的桿件，將兩片很薄的主梁聯(lián)成*個協(xié)性較大的空間結(jié)構(gòu)，以抵抗橫向的及縱向的力（風(fēng)力、車輛搖擺力、線路在曲線上時的離心力等）。這些聯(lián)結(jié)桿件形成*個聯(lián)結(jié)系統(tǒng)，叫做聯(lián)結(jié)系。于是上部結(jié)構(gòu)便擴充為四個部分，即：1．橋面；2．橋道結(jié)構(gòu)；3．承重結(jié)構(gòu)及4．聯(lián)結(jié)系。

三．下部結(jié)構(gòu)

公路橋梁板式橡膠支座荷載是通過上部結(jié)構(gòu)的承重結(jié)構(gòu)傳遞至下部結(jié)構(gòu)的墩臺頂面的。為了使上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的受力明確（在支點處力的作用位置明確），以便進行精確的力學(xué)計算，同時為了上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)之間的連接可靠，必須在上、下部結(jié)構(gòu)之間有*個保證力的作用位置明確并且連接牢固的支點構(gòu)造，這個支點構(gòu)造就叫做支座。對于梁式橋來說，由于荷載和溫度的作用，梁都會發(fā)生變形。這種變形在支座處有兩種：*種是梁彎曲時的轉(zhuǎn)動變形；*種是梁伸縮時的移動變形。既允許梁作伸縮變形又允許梁作轉(zhuǎn)動變形的支座叫活動支座；只允許梁作轉(zhuǎn)動變形而不能作伸縮變形的支座叫固定支座。每根梁只能有*個固定支座，其余的均為活動支座（見下圖）。
活動支座的簡圖常用〇表示；固定支座的簡圖常用△表示。

橋墩與橋臺*般用磚、石砌筑或混凝土灌筑而成，在旱地上有時可用鋼做成。承受墩臺底部壓力的土壤或巖石叫做地基。如果地基具有設(shè)計需要的足夠的承載力，那么就可將墩臺身的底面根據(jù)地基承載力的大小和墩臺穩(wěn)定的需要適當(dāng)擴大，直接支承在距地面深度不大的地基上。這個擴大了的部分就叫做擴大基礎(chǔ)或淺基礎(chǔ)。如果地基淺層的承載力不足以承受墩臺身傳下的壓力，則要將基礎(chǔ)下降到*定的深度，直到滿足承載力的需要為止。下降的方法*類叫沉井，*類叫沉樁。沉井與沉樁統(tǒng)稱深基礎(chǔ)。深基礎(chǔ)與淺基礎(chǔ)在受力方面的不同之處在于：淺基礎(chǔ)只靠基礎(chǔ)底部面積傳遞壓力；深基礎(chǔ)則除了依靠沉井或樁尖的底部面積將壓力傳遞給地基以外，還依靠井壁和極壁與土層間的摩阻力，將*部分荷載傳至地基。所以深基礎(chǔ)的承載能力要比淺基礎(chǔ)為大。

這樣*來，橋梁的下部結(jié)構(gòu)通常就由三個部分組成：1．支座；2. 墩臺；3．基礎(chǔ)。 橋梁工程指橋梁勘測、設(shè)計、施工、養(yǎng)護和檢定等的工作過程，以及研究這*過程的科學(xué)和工程技術(shù)，它是土木工程的*個分支。橋梁工程學(xué)的發(fā)展主要取決于交通運輸對它的需要。古代橋梁以通行人、畜為主，載重不大，橋面縱坡可以較陡，甚至可以鋪設(shè)臺階。在有重載馬車之后，載重量逐步加大，橋面縱坡也必須使之平緩。這時的橋梁材料仍以木、石為主，鑄鐵和鍛鐵很少使用。自從有了鐵路以后，橋梁所承受的載重逐倍增加，線路的坡度和曲線標(biāo)準(zhǔn)要求又高，且需要建成鐵路網(wǎng)以增大經(jīng)濟效益，因此，為要跨越更大更深的江河、峽谷，迫使橋梁向大跨度發(fā)展。石材、木材、鑄鐵、鍛鐵等橋梁材料，顯然不合要求，而鋼材的大量生產(chǎn)正好滿足這*要求。

在技術(shù)方面，只是憑經(jīng)驗修橋，曾使19世紀(jì)80～90年代的許多鐵路橋發(fā)生重大事故；從這時起，正在發(fā)展中的結(jié)構(gòu)力學(xué)理論得到了重視，而在它的靜力分析理論完全確立并廣泛普及之后，橋梁因強度不足而造成的事故顯然大為減少。二十世紀(jì)以來，公路交有很大發(fā)展。在內(nèi)陸，需要在更多的河流、峽谷之上建橋。在城市中，以及在各種交通線路相交處，需要建造立交橋。在沿海，既需在大船通航的河口、海灣、海峽修建特大跨度橋梁，又需在某些海島與大陸之間修建長橋。橋梁需要大量修建，而人力、物力、財力有限；于是，不斷提高技術(shù)水平，引用新材料、新工藝、新橋式，對結(jié)構(gòu)行為進行更精確的數(shù)值分析，采用更精確的結(jié)構(gòu)試驗進行驗證，以使橋梁建設(shè)的經(jīng)濟效益不斷提高，已成為時代的要求。

橋梁工程學(xué)主要研究橋渡設(shè)計，包括選擇橋址，決定橋梁孔徑，考慮通航和線路要求以確定橋面高程，考慮基底不受沖刷或凍脹以確定基礎(chǔ)埋置深度，設(shè)計導(dǎo)流建筑物等；橋式方案設(shè)計；橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計；橋梁施工；橋梁檢定；橋梁試驗；橋梁養(yǎng)護等方面。
在建橋材料方面，以高強、輕質(zhì)、低成本為選擇的主要依據(jù)，近期仍以發(fā)展傳統(tǒng)的鋼材和混凝土為主，提高其強度和耐久性。對于建筑鋼材的脆斷機理、初始幾何缺陷等，以及混凝土材料的非彈性問題(收縮徐變以及疲勞等)，將繼續(xù)作充分的研究，使能正確控制結(jié)構(gòu)的受力和變形。至于碳纖維塑料等在橋梁上的廣泛應(yīng)用，還必須在降低成本以后才有可能。

在橋梁勘察設(shè)計方面，隨著交通事業(yè)的迅速發(fā)展，大跨度或復(fù)雜的橋型將不斷涌現(xiàn)。高速公路的發(fā)展，對橋梁設(shè)計亦將提出新的要求。在橋式方案設(shè)計中，將有可能利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論，借助電子計算機選出*佳方案。在結(jié)構(gòu)設(shè)計計算中，采用空間理論來分析橋梁整體受力已成為可能；以概率統(tǒng)計理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計理論，將進*步反映在橋涵設(shè)計規(guī)范中，使橋梁設(shè)計的安全度得到科學(xué)合理的保證。橋梁美學(xué)作為時代、民族的文化在某些方面的反映，將愈來愈受到人們的重視：橋梁的面貌將蔚為大觀。

在橋梁施工方面，對施工組織將充分利用電子計算機進行經(jīng)濟有效的管理。在施工技術(shù)中，將不斷引用新技術(shù)和高效率、高功能的機具設(shè)備，借以提高質(zhì)量、縮短工期、降低造價。如采用激光測量控制結(jié)構(gòu)的精確定位；引用自升式水上平臺克服深水基礎(chǔ)的困難；利用遙控設(shè)備在沉井、沉箱中挖基，以減少勞動強度并避免人身危險；利用高質(zhì)量的焊接技術(shù)，借能推廣工地焊接等，此外，裝配式橋梁也將有所發(fā)展，以使結(jié)構(gòu)和構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，生產(chǎn)工業(yè)化。在橋梁養(yǎng)護維修方面，要求對既有橋梁建立完善的技術(shù)檔案管理制度。在橋梁維修檢查中，引用新型精密的測量儀表，如用聲測法對結(jié)構(gòu)材料的缺陷以及彈性模量進行測定；用手?jǐn)y式金相攝影儀檢查鋼材的晶體結(jié)構(gòu)俾能及早進行加固防患于末然，以便延長橋梁的使用壽命。

橋梁工程始終是在生產(chǎn)發(fā)展與各類科學(xué)技術(shù)進步的綜合影響下，遵循適用、安全、經(jīng)濟與美觀的原則，不斷的向前發(fā)展。橋梁結(jié)構(gòu)：拱橋式在豎直荷載作用下，作為承重結(jié)構(gòu)的拱肋主要承受壓力。拱橋的支座則不但要承受豎直方向的力，還要承受水平方向的力。因此拱橋?qū)A(chǔ)與地基的要求比梁橋要高。下圖分別表示上承式拱橋（橋面在拱肋的上方）、中承式拱橋（橋面*部分在拱肋上方，*部分在拱助下方）與下承式拱橋（橋面在拱肋下方）。僅供人、言行走的拱橋可以把橋面直接鋪在拱肋上。而通行現(xiàn)代交通工具的拱橋，橋面必須保持*定的平直度，不能直接鋪在曲線形的拱肋上，因此要通過立柱或吊桿將橋面間接支承在拱肋上。下承式拱橋可做成系桿拱，即在拱腳處用*報稱為系桿的縱向水平受拉桿件將兩拱腳連接起來。此時作用于支座上的水平推力就由系桿來承受，支座不再承受水平方向的力。這樣做可以減輕地基承受的荷載，特別是在地質(zhì)狀況不良時。

橋梁結(jié)構(gòu)：斜拉橋

斜拉橋日文稱"斜張橋"，德文稱"斜索橋"，英文稱"拉索橋（Cable Stayed Bridge）"。將梁用若干根斜拉索拉在塔在上，便形成斜拉橋。與多孔梁橋?qū)φ掌饋砜矗?根斜拉索就是代替*個橋墩的（彈性）支點，從而增大了橋梁的跨度。斜拉橋這種結(jié)構(gòu)型式古已有之。但是由于斜拉索中所受的力很難計算和很難控制，所以*直沒有得到發(fā)展和廣泛應(yīng)用。直到本世紀(jì)中，由于電子計算機的出現(xiàn)，解決了索力計算難的問題，以及調(diào)整裝置的完善，解決了索力的控制問題，使得斜拉橋成為近50年內(nèi)發(fā)展*快，應(yīng)用日廣的*種橋型。

下承式拱橋可做成系桿拱，即在拱腳處用*報稱為系桿的縱向水平受拉桿件將兩拱腳連接起來。此時作用于支座上的水平推力就由系桿來承受，支座不再承受水平方向的力。這樣做可以減輕地基承受的荷載，特別是在地質(zhì)狀況不良時。

橋梁結(jié)構(gòu): 梁橋式

在豎直荷載作用下，梁的截面只承受彎短，支座只承受豎直方向的力。多孔架橋的梁在橋墩上不連續(xù)的稱為簡支梁；在橋墩上連續(xù)的稱為連續(xù)梁；在橋墩上連續(xù)，在橋孔內(nèi)中斷，線路在橋孔內(nèi)過渡到另*根梁上的稱為懸臂梁。支承在懸臂上的簡支架稱為掛梁；伸出有懸臂的梁稱為錨梁。架式橋的梁身可以做成實腹的，也可以做成空腹的（稱為桁梁）。

跨線橋橋型設(shè)計

隨著我*公路交通事業(yè)的發(fā)展，近年來互通式立交橋和跨線橋越來越多。這些立交橋和跨線橋不僅是公路交通的重要組成部分，而且已經(jīng)成為現(xiàn)代的標(biāo)志性建筑。*個好的橋型設(shè)計，能使立交橋在發(fā)揮其自身通行能力的同時，體現(xiàn)出對周圍環(huán)境的美化作用，有的甚至被看作現(xiàn)代建筑中的藝術(shù)品。因而在選擇橋型時，既要考慮實施的可行性，符合經(jīng)濟適用的原則；同時，又要考慮建筑造型藝術(shù)，滿足美觀要求。這*點已經(jīng)被當(dāng)今越來越多的設(shè)計者所重視，并且成為現(xiàn)代工程設(shè)計的*個重要特征。本文結(jié)合筆者對“橋南村”跨線橋的設(shè)計，提出應(yīng)該在適用的基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)進行美化設(shè)計，并針對跨線橋橋型設(shè)計中*些認(rèn)識問題進行探討。

1　實例橋簡介

“橋南村”橋(以下稱為“實例橋”)是南京機場高速公路K17＋006處的*座上跨主線的分離式跨線橋，與高速公路呈10°斜交角。橋面寬度為：7＋2×0.75m，行車道凈寬7m。設(shè)計荷載：汽車—20*，掛車—100。此橋處在Ｒ＝2500m的凸曲線中，左右縱坡對稱，均為3％。橋下凈空高度按略超過5m設(shè)計。本實例橋上部采用5×20m普通鋼筋混凝土等高度連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，下部采用無蓋梁獨柱式橋墩及肋板式橋臺，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁。該橋已于1997年6月28日與南京機場高速公路同步建成通車。

2　橋型選擇

通常，選擇橋型應(yīng)根據(jù)適用、美觀、經(jīng)濟合理以及設(shè)計施工的難易程度等因素進行綜合分析，以*終確定工程實施方案。對于跨線橋而言，經(jīng)過*內(nèi)工程技術(shù)人員多年的實踐，目前所采用的型式已基本集中為預(yù)制空心板梁和等高度連續(xù)箱梁。這中間尤其以空心板梁居多。但是筆者認(rèn)為，在設(shè)計方案時應(yīng)該以首先考慮等高度連續(xù)箱梁方案為佳。其原因是：

⑴在當(dāng)今社會，人們對于美的要求越來越高，對周圍的建筑物，也同樣要求美觀。如今的設(shè)計師應(yīng)該順應(yīng)這種要求，在對結(jié)構(gòu)本身強度進行設(shè)計的同時，也應(yīng)該對結(jié)構(gòu)進行美化設(shè)計。作為跨線橋，因為下邊要通車，就更為引人注目。因而要盡量減少橫向墩的數(shù)量，加強下部空間的透視度，增加墩的纖細(xì)感，這對整個跨線高架橋是否美觀并具有現(xiàn)代的氣勢，起著很重要的作用。而就這*點來說，只有當(dāng)采用箱形連續(xù)梁方案時才能做到，因為箱形截面抗扭剛度很大，對于需要在其梁底下設(shè)置獨柱單支點的支承形式特別有利。這時，下部結(jié)構(gòu)可以根據(jù)美觀要求，做成無蓋梁的獨柱式結(jié)構(gòu)。但如果上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制拼裝式板梁的話，下部就只能做成傳統(tǒng)形式的有蓋梁式墩臺結(jié)構(gòu)，難以達(dá)到美觀要求。

⑵等高度連續(xù)箱梁橋整體性好，耐久性強，行車舒適。箱梁頂板和底板都具有較大的面積，能有效地抵抗彎矩，受力合理。橋墩處也不需要設(shè)置伸縮縫，梁長伸展，加上梁高*致，整個橋梁外型簡潔優(yōu)美，線條流暢。

⑶對現(xiàn)代跨線橋來說，彎、坡、斜橋已越來越多。如采用預(yù)制板橋，那對彎、坡、斜的平面布置處理就比較復(fù)雜，設(shè)計和施工隨之也帶來*些問題。譬如，如何使橋梁各部位、各板塊之間準(zhǔn)確地組合，斜彎橋的各板端細(xì)部處理、端部與端部的聯(lián)結(jié)構(gòu)造以及墩臺長度、墩臺軸線交角、墩臺橫坡和各點高差計算等等都比較繁瑣，施工中對于諸特征點的座標(biāo)及高程控制要求非常嚴(yán)格。再者，如果是預(yù)應(yīng)力空心板，那么實際施工中每片預(yù)應(yīng)力板梁在鋼筋張拉后的上拱值，由于混凝土齡期的不同往往會有較大差別，以至于造成板梁間連接不順暢，或是橋面鋪裝層厚度不能統(tǒng)*、甚至攤鋪困難等較為嚴(yán)重的后果，施工質(zhì)量難以保證。與斜交空心板梁相比，如采用等高度連續(xù)箱梁配以獨柱墩，則結(jié)構(gòu)輕巧，由于其上部為整體化結(jié)構(gòu)，下部又無蓋梁，細(xì)部構(gòu)造比彎斜板橋好處理得多，上述*些不利之處幾乎都可以避免，有其獨到優(yōu)點。并且，等高度連續(xù)箱梁橋斜交跨越主線時，采用獨柱單點支承則可將斜橋改為直橋，實際增大了主線兩側(cè)的有效凈空，相應(yīng)地加大了橋梁的跨徑。因此，這種獨柱式結(jié)構(gòu)非常適合于彎、斜橋。

⑷采用等高度連續(xù)梁體系，由于在橋墩支點處負(fù)彎矩的存在，使得其跨中正彎矩同簡支空心板體系的跨中正彎矩相比顯著減小，這就意味著可以節(jié)省上部結(jié)構(gòu)的材料數(shù)量，減輕梁體自重，也使得下部結(jié)構(gòu)橋墩部分的工程數(shù)量相應(yīng)減少。這些都可以從實例橋中得到驗證。實例橋曾對預(yù)應(yīng)力空心板梁方案作了較為詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟比較，同樣是5孔20m的上部構(gòu)造，采用預(yù)應(yīng)力空心板梁的上部所需主要材料用量為：混凝土C50數(shù)量546.9，鋼絞線13236.1，普通鋼筋29042.2；而*后采用的實施方案—等高度連續(xù)箱梁的上部主要材料用量為：混凝土C30數(shù)量361.7，普通鋼筋105068.2。相比之下，如果考慮鋼絞線及其工藝特點，兩種方案的綜合用鋼指標(biāo)相差不多，但是在混凝土用量上，即使不考慮強度等*差異(板梁混凝土強度等*相對更高*些)，普通鋼筋混凝土等高度連續(xù)箱梁比簡支空心板梁竟少用混凝土將近1/3。這樣，上部構(gòu)造的重量大大減輕了，隨之當(dāng)然也節(jié)省了墩臺和基礎(chǔ)的材料用量，體現(xiàn)出技術(shù)經(jīng)濟上的優(yōu)越性。還要指出的是，跨線橋目前*般常用的跨徑在16～25m之間，上述20m跨徑兩種橋型間的對比應(yīng)該說具有較強的代表性。因此可以講，同等橋長時，在跨線橋的通?？鐝椒秶鷥?nèi)，等高度連續(xù)箱梁型式比預(yù)應(yīng)力空心板梁主要材料節(jié)省、重量輕，上下部構(gòu)造均十分輕巧，具有很好的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。

3　結(jié)構(gòu)造型

結(jié)構(gòu)造型與各部位尺寸比例應(yīng)相互協(xié)調(diào)。例如跨徑與梁高及橋下凈空比例，墩柱直徑與高度及橋梁跨徑的比例，主橋箱梁翼緣板懸挑長度與梁高的比例等。在這些方面，實例橋做得非常成功，墩柱和梁體結(jié)構(gòu)簡潔流暢，纖細(xì)輕巧，連續(xù)和諧。